תפקיד אלפא Decay ברדיואקטיביות הטבעית של כדור הארץ

מה זה אלפא Decay?

Alpha דעיכה היא סוג בסיסי של דעיכה רדיואקטיבית שבה גרעין אטומי לא יציב מזרק חלקיק אלפא.חלקיק אלפא מורכב משני פרוטונים ושני נויטרונים הקשורים יחדיו, זהה גרעין של אטום הית'-4.תהליך זה מקטין את רכיבי האלפאטופ המקוריים של איזוטופ על ידי שניים ומספר המסה שלה על ידי ארבעה, מה שהופך אותו לרכיב אחר.

האנרגיה המשוחררת במהלך דעיכה אלפא היא בדרך כלל בטווח של 4-9 מ"א (מיליוני וולט אלקטרוני), אשר נלקח על ידי חלקיק אלפא ואת גרעין הרתיעה. כי חלקיקי אלפא הם כבדים יחסית מאוד טעון מאוד, הם מאבדים אנרגיה במהירות כאשר עוברים דרך חומר. כמה סנטימטרים של אוויר או גיליון דק של נייר יכול לעצור אותם לחלוטין.

דעיכה אלפא ממלא תפקיד מרכזי הרדיואקטיביות הטבעית של קרום כדור הארץ כי הרבה איזוטופים ראשוניים ארוכים - אלה נוכחים מאז היווצרות כדור הארץ - המתועב בעיקר על ידי פליטת אלפא.הבנת המכניקה והשיעורים של דעיכים אלה חיוניים לגיאוכימיה, בטיחות קורנולוגית ואפילו עבור חומרים גיאולוגיים.

תפקיד אלפא Decay ברדיואקטיביות הטבעית של כדור הארץ

הקרום של כדור הארץ מכיל מגוון של איזוטופים רדיואקטיביים טבעיים, כולל אורניום-238, thorium-232, ו-RFV. אלה איזוטופים הם חלק מרשתות ריקבון מורכבות הכוללות מספר רב של אלפא ודבורים, ובסופו של דבר להגיע לאוטופים יציבים (le-206 ו- 208), הדעיכה בשרשראות אלה הן התורמות העיקריות לרקע המקיפה את מקורות קרינה אזורית של הסוכנות הטבעית (EPA) על פי מקורות הגנה על פני האדמה (EPA) על בסיס 2.

גורמים אחדים משפיעים על ריכוז של איזוטופים אלפא-מצועניים בתצורות גיאולוגיות שונות. Granite, למשל, נוטה להיות אורניום גבוה יותר ותוכן thorium מאשר בלסלוט. יכולת זו משמעה שרמות קרינה רקע יכולות להיות שונות משמעותית מאזור אחד לשני.בתחומים עם אבק אבן-ראדון עשיר אורניום, רמות הראדון הפנימי עשויות גם להיות גבוהות, מעוררות סיכונים בריאותיים גדולים יותר.

יסודות רדיואקטיביים מרכזיים ושרשרת ה- Decay שלהם

הפולטים החשובים ביותר של אלפא בקרום כדור הארץ הם חלק משלוש סדרות של דעיכה גדולות:

כל אחת מהסדרה הזו מכילה את האיזוטופים של ראדון-222 (מן אורניום-238), radon-220 (מ- thorium-232), ו-radon-219 (מאורניום-235) הוא גז אצילי שיכול לטבול דרך אדמה ולהצטבר בבניינים.זה שלה alpha-emitting Products (polon, bimuth, and isotopes) לצר חלקיקים באוויר, ולאספקת חלקיקים מקומיים.

פולטי אלפא נוספים של עניין כוללים את samarium-147 (חצי חיים - 1.06 × 1011 שנים) ואיזוטופים מסוימים של neptunium ו plutonium הקיימים בגרסאות של אינטראקציות קוסמיות-רימיות וחומר ראשוני, אם כי אלה תורמים רשלנות לרדיואקטיביות קרום כוללת.

חצי-חיים והפקה חמה

מחצית החיים הארוכה ביותר של אורניום-238 ו- thorium-232 אומר כי אלמנטים אלה נמשך מאז היווצרות כדור הארץ.לדוגמה, רק כמחצית אורניום-238 המקורי הנוכחי לפני 4.5 מיליארד שנים כבר דעך.האנרגיה המשוחררת מ- alpha (ו בטא) מאטאט) מעכבת את המקור העיקרי של החום הפנימי של כדור הארץ.

תרומת החום מדעיכה אלפא היא משמעותית במיוחד בקרום היבשתי, שבו אורניום וטוריום מרוכזים במינרלים כגון ז'רקון, מנזיט, והאנטומנט.המינרלים האלה הם השבהים וורדים את מזג האוויר, הופכים להעשירים במשקעים וגרניטים. כתוצאה מכך, אזורים עם קרום יבשתי עבה מפגינים זרימה גבוהה יותר מאשר קרום אנרגיה גיאותר לעתים קרובות מנוצלים עם אזורי רדיו מוגברים, כגון אגן מערביים, כמו אזור המערבי של ארצות הברית.

השלכות של אלפא Decay לבריאות והסביבה

מכיוון שלחלקיקי אלפא יש טווח קצר ועברת אנרגיה ליניארית גבוהה (LET), הם מסוכנים במיוחד כאשר הם פולטים בתוך הגוף. חשיפה חיצונית לקרינת אלפא היא בדרך כלל לא דאגה, כי החלקיקים אינם יכולים לחדור לשכבת העור המתה.

רדון: הסיכון לבריאות ראשונית

גז ראדון, המיוצר על ידי דעיכה של קרינה רדיואקטיבית-226 בסדרה אורניום-238, הוא המקור הגדול ביותר לחשיפה לקרינה טבעית עבור רוב האנשים.ה-FLT:0Centers for Disease Control and Prevention (CDC)FLT:1 קובע כי ראדון הוא הגורם השני המוביל לסרטן ריאות בארצות הברית, לאחר עישון.

אמצעי מיגור כוללים דיכוי תת-מעבדה, חתמת סדקים בקרנות, ושיפור ventilation.מדינות רבות הקימו רמות פעולה עבור הראדון מקורה, בדרך כלל סביב 4 פיקוקוויזיות לליטר (pCi/L) בבדיקת U.S. Testing הוא פשוט וזול, והפעלה מחדש יכולה להפחית באופן משמעותי את החשיפה.

עוד אלפא טבעי מתרסק בגוף

אורניום ו thorium נמצאים בכמויות עקבות במזון ומים.הגוף האנושי מכיל כ-90 מיקרוגרם של אורניום, בעיקר העצם, שבו אלפא דעיכה אורניום 23-4 ו-238 תורמת שבריר קטנה של מנה פנימית. עם זאת, מחצית החיים הביולוגית של אורניום הוא קצר יחסית בהשוואה למוצרי הרדמה, כך הסיכון היציב של סרטן הוא נמוך, בדומה לפוליון-210 של טרה-חמצני מתוואי האנרגום הראשוני של תפוזים (בעיקר ירכיים) אך הוא קצר יחסית בהשוואה למוצרי הרהורים).

פיקוח סביבתי ובטיחות תקני

סוכנויות התפטרות כגון FLT:0U.S. REulatory Commission (NRC)FLT:1 להציב גבולות על רמות המותרות של רדיונוקלים אלפא-המיטה באוויר, במים ובקרקע. תוכניות מעקב למדוד את ראדון בבתים, אורניום במים קרקעיים, ו- thorium באזורי כרייה.

בנוסף, דעיכה אלפא משמשת עבור היכרויות גיאולוגיות.לדוגמה, שיטת היכרויות אורניום-lead (U-Pb) מסתמכת על דעון אורניום להוביל, ספירת הצטברות של אירועי דעיכה אלפא.טכניקה זו הייתה חיונית לקביעת העידנים של סלעים, מטאוריטים ואפילו כדור הארץ עצמו.

מסקנה

Alpha דעיכה הרבה יותר מסקרנות של פיזיקה גרעינית.זהו המנוע מאחורי שבריר משמעותית של רדיואקטיביות טבעית של כדור הארץ, זרימת חום ופעילות גיאולוגית.האיזוטופים ארוכי-הימים של אלפא-הההההההההשנים של אורניום-238, thorium-232, ומוצרים הדעיכה שלהם נארזים לתוך הבד של הקרום, שחרור אנרגיה על פני מיליארדי שנים, בעוד שהקרינה שהם מייצרים בדרך כלל אינה מזיקה מחוץ לסיכון, מחוץ לפליטת גז אלפאפאפאפאפאדה, עדיין נוטה להפחתת בריאות סביבתית, וחוסם.

על ידי לימוד דעיכה אלפא, מדענים יכולים לאפיין רקעים טבעיים, לשפר אסטרטגיות הקטנת ראדון, ולרתום אנרגיה גיאותרמית.המשחק בין דעיכה אלפא, גיאולוגיה וביולוגיה אנושית הוא דוגמה משכנעת לאופן שבו תהליכים גרעיניים בסיסיים מעצבים את העולם שלנו - וכיצד עלינו לנהל את ההשפעות שלהם כדי להגן על בריאות הציבור.